دانشمندان چینی به‌رهبری دانشگاه علوم و فناوری جیانگسو نوعی سلول خورشیدی سیلیکونی انعطاف‌پذیر تولید کردند که ضخامت آن کمتر از کاغذهای معمولی A4 است.
به‌گزارش تکناک، سلول خورشیدی سیلیکونی به‌طور گسترده برای انتقال تقاضای انرژی ما از سوخت‌های فسیلی به انرژی خورشیدیِ پایدارتر استفاده می‌شود. هزینه استقرار سلول‌های خورشیدی در چند دهه گذشته به‌طور مداوم کاهش یافته است که این امر امکان استقرار انبوه آنها را آسان‌تر می‌کند.
با‌این‌حال، این فناوری به کاربردهایی مانند مزارع خورشیدی روی زمین محدود شده است که از پانل‌های صاف و ثابت استفاده می‌کنند. مناطقی مانند فضاهایی که از سطوح خمیده استفاده می‌کنند، خارج از حوزه سلول‌های خورشیدی سیلیکونی باقی مانده‌اند و به‌جای آن از فناوری گران‌تری استفاده می‌کنند.
ساخت سلول خورشیدی انعطاف‌پذیر
به‌نقل از South China Morning Post، سلول خورشیدی سیلیکونی ساخته‌شده با استفاده از سیلیکون کریستالی ساختار «ساندویچی» دارد که در آن لایه ویفر یا لایه میانی بیشترِ ضخامت سلول را تشکیل می‌دهد. تلاش‌های قبلی برای انعطاف‌پذیرترکردن این سلول‌های سیلیکونی نتایج مثبتی به‌همراه داشته است. سال گذشته، محققان مؤسسه فناوری میکروسیستم و اطلاعات شانگهای به سلول‌های خورشیدی با ضخامت تنها 60 میکرومتر (تقریباً به ضخامت موی انسان) دست یافتند.
محققان دانشگاه علوم و فناوری جیانگسو یک قدم جلوتر رفته و سلول‌های سیلیکونی با ضخامت تنها 50 میکرومتر (نازک‌تر از کاغذ A4) تولید کرده‌اند. برخلاف کاغذ سلول‌های سیلیکونی را نمی‌توان تا کرد؛ اما می‌توان آنها را به‌صورت رول خم کرد که هنگام استقرارشان روی ماهواره‌ها و سایر کاربردهای فضایی مفید است.
نازکترکردن سلول‌های سیلیکونی مزیت دیگری نیز دارد. در ساخت سلول‌های خورشیدی این‌چنینی، از مواد کمتری استفاده و وزن و هزینه استقرار آنها کاهش داده می‌شود. با‌این‌حال، عیب مهمی نیز وجود دارد: سلول‌های خورشیدی بازده تبدیل انرژی را از دست می‌دهند.
در‌حال‌حاضر، کاهش بازده تبدیل انرژی (PCE) دلیل اصلی استفاده‌نکردن گسترده از سلول‌های سیلیکونی نازک‌تر بوده است. علاوه‌بر کاهش ضخامت به 50 میکرومتر، برای تسهیل استفاده از سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر، الزامات دیگری نیز احتیاج است. در تلاش‌های قبلی، سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیری با ضخامت کمتر از 150 میکرومتر، بازده تبدیل انرژی حداکثر 24/7 درصدی را ارائه می‌دادند.
برای اینکه سلول‌های خورشیدی مؤثر باشند، بازده تبدیل انرژی سلول‌های نازک‌تر باید در‌حدود این آمار و ارقام حفظ شود. باوجوداین، محققان توانستند به‌جای آن، بازده تبدیل انرژی را برای تمام سلول‌هایی که ضخامت آنها از 50 تا 130 میکرومتر متغیر بود، به بیش از 26 درصد افزایش دهند.
این دستاورد مهمی محسوب می‌شود؛ زیرا سلول‌های سیلیکونی معمولی قبلاً به سقف 26 درصد بازده تبدیل توان خود رسیده بودند. محققان با نازکترکردن آنها توانسته‌اند این محدودیت را پشت‌سر بگذارند. تحقیق یادشده این موفقیت را به انتقال و جداسازی بار در سلول نازک‌تر نسبت داده است.
از‌آنجا‌که سلول‌های خورشیدی را می‌توان به هر انحنایی خم کرد، محققان مطمئن‌اند که می‌توانند در طیف وسیعی از دستگاه‌ها مانند پهپادها و بالن‌های هدایت‌پذیر و حتی دستگاه‌های هوشمند پوشیدنی کاربرد داشته باشند. هم‌اکنون، این تیم روی توسعه سلول‌های خورشیدی بسیار قابل‌حمل و انعطاف‌پذیری متمرکز است که می‌توان آنها را به‌صورت فیلم رول کرد.
